一种5G信令分析方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种5G信令分析方法及系统，属于通信网络信令监测领域。该方法包括：对信令关键消息Key按其Value出现概率利用大顶堆排序；将Key映射到哈希表，按概率大小去决定处理冲突时链表中Key的位置，将概率较大的Key值放在哈希表中冲突较小的位置；访问哈希表记录，将同一用户同一信令流程信息关联合成。本发明专利技术提高了信令的合成与多协议关联中处理哈希冲突的效率，实现了信令分析系统中的信令精准监测功能，解决了通信网络用户与其对应信令解析文件的准确定位。

A 5g signaling analysis method and system

【技术实现步骤摘要】
一种5G信令分析方法及系统
本专利技术属于通信网络信令监测领域，涉及一种5G信令分析方法及系统。
技术介绍
随着无线通信技术的高速发展，由最初的第一代移动通信网络(1G)到现在的第五代通信网络(5G)，其峰值理论传输速度可达每8秒1GB，比4G网络的传输速度快数百倍，意味着一部1GB的电影可在8秒之内下载完成。5G网络不只服务于人与人之间的无线通讯，还要解决物与物之间、物与人之间的联系，最终实现真正意义上的“万物互联”。然而，为了实现5G网络的功能，不仅需要高速的网络传输，还需让终端用户始终稳定地处于联网状态，因此5G仍将面临多样化应用场景下差异化性能指标带来的挑战。在5G网络中，为提高无线通信网络系统的通信质量，通过信令的分析工作，对无线通信网络进行优化，提升用户服务质量。信令分析技术是信令分析系统的核心技术，通过对信令流程的分析，得出问题的具体位置，并利用数据特征解决通信中的问题，在通信网络信令监测领域中至关重要。其性能决定着5G信令分析系统数据的完备性、准确性，并提供精准可靠的监测功能。因此，亟需一种5G信令分析方案应用于工程之中。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种5G信令分析方法及系统，通过对采集的信令数据进行分析，在信令分析过程中使用一种以链地址法与哈希大顶堆相结合处理哈希冲突的信令分析方法，提高信令的合成与多协议关联中处理哈希冲突的效率，实现信令分析系统中的信令精准监测功能。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种5G信令分析方法，具体包括以下步骤：S1：信令分析系统通过基带板从天线采集实时数据，存储为本地同相正交(In-phaseQuadrature,IQ)数据，并将L1的数据发送到L2板。其中，IQ数据除了基站与客户端交互的信息外，还包含天线增益、RB资源、信道调制质量等硬件特性信息。S2：L2板存储L1数据，准备解密解码，并在分析MAC协议、RLC协议和PDCP协议完成后，将L2数据输出到L3板；S3：L3板存储L2数据并完成RRC和NAS层解码合成，以及对IP和应用用户名协议进行信令分析；S4：在信令关键消息分析过程中，使用以链地址法与哈希大顶堆相结合的方法处理哈希冲突；S5：根据信令消息的key值，将分析结果与多个协议进行关联，外部数据表示(ExternalDataRepresentation，XDR)被合成并存储在数据库中。进一步，信令分析中的协议解析，包含L2层协议解析和L3层协议解析；所述L2层协议解析，是上层加密协议解析成明文，包含MAC子层、RLC子层及PDCP子层等；所述L3层协议解析包含NAS及RRC等。进一步，步骤S3中，所述哈希信令分析，是在信令的合成与多协议关联过程中，将信令的关键信息Key值映射到哈希表中，具体包括：采用哈希算法利用信令消息关键Key值在哈希表中查找对应信令流程，完成相关信令流程关联。进一步，步骤S4中，哈希冲突，是指综合信令消息关联合成过程中，具有相同哈希地址的Key值会产生冲突。进一步，所述步骤S4具体包括：S41：在信令合成关联过程中，在构造哈希函数时使用用户的动态标识(CellRadioNetworkTemporaryIdentifier，C-RNTI)作为关键Key值，并根据哈希函数构造哈希表，将关键Key值映射到哈希表；S42：使用大顶堆排序的方法，将信令的关键消息Key值按其对应的Value值出现的概率从大到小进行排序；S43：按信令关键消息Key值对应的Vlaue值出现概率的大小，去决定处理冲突时链表中Key值的位置，将概率较大的Key值放在哈希表中冲突较小的位置，将概率较小的Key值放在哈希表中冲突较大的位置；S44：在哈希表中用链地址法处理冲突，访问哈希表记录，通过消息的关键信息Key值在哈希表中查找对应信令流程消息，并判断其是否存在。进一步，步骤S42中，所述大顶堆排序，是在信令分析建立哈希表的过程中，在哈希表链地址法的基础上，对信令消息的关键Key值进行排序。进一步，步骤S44中，所述链地址法处理哈希冲突，是根据哈希Key值查找哈希表中Value，得到存在冲突的哈希表项指向链表的地址。进一步，步骤S5中，,综合信令流程XDR，是指同一用户的同一信令流程中相关联的消息组合在一起，形成完整的信令流程。进一步，步骤S5中，信令流程信息关联合成XDR时，选取源IP、源端口号、目的IP、目的端口号作为Key值构建哈希函数。所述哈希函数，采用Hash索引的方式，索引值采用特定的key值。进一步，步骤S1中，所述信令分析系统信令分析系统的基带板主要由11块射频基带板组成；基带板中，5块采集上行数据，5块采集下行数据，1块进行小区扫描；其中卡槽为奇数的基带板采集下行数据，卡槽为偶数的基带板采集上行数据。该系统具备包括信令采集模块、信令解码合成模块、信令分析模块和信令反查模块；所述信令采集模块：利用采集卡获取无线端口用户的信令数据，实现原始信令数据的采集；所述信令解码合成模块：对从信令采集模块储存的L2数据，分别进行解码合成；所述信令分析模块：将同一用户的同一信令流程中相关联的消息组合在一起，形成完整的信令流程；所述信令反查模块：用户通过信令反查查看多协议关联后的合成信令流程。本专利技术的有益效果在于：本专利技术克服现有技术存在的在5G网络信令分析过程中，对通信用户与其对应的信令解析文件定位误差率较大，通过提高信令的合成与多协议关联中处理哈希冲突的效率，实现信令分析系统中的信令精准监测功能。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为本专利技术所述的5G信令分析方法流程图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。请参阅图1，图1为一种5G信令分析方法流程图，具体包括以下步骤：S1：对信令分析的合成模块进行初始化，获取解码数据信令消息关键Key值；S2：在信令合成关联过程中，在构造哈希函数时使用用户的动态标识C-RNTI作为关键Key值，并根据哈希函数构造哈希表，将关键Key值映射到哈希表。其中，动态标识C-RNTI是指由基站分配给UE的一个动态标识，唯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种5G信令分析方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：/nS1：信令分析系统通过基带板从天线采集实时数据，存储为本地同相正交(In-phaseQuadrature,IQ)数据，并将层一(Layer 1,L1)的数据发送到层二(Layer 2,L2)板；/nS2：L2板存储L1数据，准备解密解码，并在分析MAC协议、RLC协议和PDCP协议完成后，将L2数据输出到层三(Layer 3,L3)板；/nS3：L3板存储L2数据并完成RRC和NAS层解码合成，以及对IP和应用用户名协议进行信令分析；/nS4：在信令关键消息分析过程中，使用以链地址法与哈希大顶堆相结合的方法处理哈希冲突；/nS5：根据信令消息的key值，将分析结果与多个协议进行关联，外部数据表示(ExternalData Representation，XDR)被合成并存储在数据库中。/n

【技术特征摘要】
1.一种5G信令分析方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
S1：信令分析系统通过基带板从天线采集实时数据，存储为本地同相正交(In-phaseQuadrature,IQ)数据，并将层一(Layer1,L1)的数据发送到层二(Layer2,L2)板；
S2：L2板存储L1数据，准备解密解码，并在分析MAC协议、RLC协议和PDCP协议完成后，将L2数据输出到层三(Layer3,L3)板；
S3：L3板存储L2数据并完成RRC和NAS层解码合成，以及对IP和应用用户名协议进行信令分析；
S4：在信令关键消息分析过程中，使用以链地址法与哈希大顶堆相结合的方法处理哈希冲突；
S5：根据信令消息的key值，将分析结果与多个协议进行关联，外部数据表示(ExternalDataRepresentation，XDR)被合成并存储在数据库中。


2.根据权利要求1所述的5G信令分析方法，其特征在于，信令分析中的协议解析，包含L2层协议解析和L3层协议解析；所述L2层协议解析，是上层加密协议解析成明文，包含MAC子层、RLC子层及PDCP子层；所述L3层协议解析包含NAS及RRC。


3.根据权利要求1所述的5G信令分析方法，其特征在于，步骤S3中，所述哈希信令分析，是在信令的合成与多协议关联过程中，将信令的关键信息Key值映射到哈希表中，具体包括：采用哈希算法利用信令消息关键Key值在哈希表中查找对应信令流程，完成相关信令流程关联。


4.根据权利要求1所述的5G信令分析方法，其特征在于，步骤S4中，哈希冲突，是指综合信令消息关联合成过程中，具有相同哈希地址的Key值会产生冲突。


5.根据权利要求1所述的5G信令分析方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
S41：在信令合成关联过程中，在构造哈希函数时使用用户的动态标识(CellRadioNetworkTemporaryIdentifier，C-RNTI)作为关键Key值，并根据哈希函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：段浴，张治中，张冰莹，曹龙汉，席兵，高尚蕾，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50